منصة Microfluidics الرقمية المستندة إلى الكهربية للعينات المناعية المناعية المرتبطة بالإنزيمات الآلية

أتمتة تفعيل قطرات الفردية تسمح تسلسل معقدة من عملية وحدة مختبرية ليتم إحضارها في رقاقة واحدة. لدينا منصة microfluidic الرقمية يعالج الكشف السريع محددة في الميدان من مسببات الأمراض الفيروس. ويستند هذا الأسلوب على الكشف الكمي من مستضدات محددة باستخدام microfluidics الرقمية المستندة إلى EWOD في تركيبة مع المناعة المغناطيسي.

في هذه المساهمة، يتم تقييم الطريقة على أساس العينات التي تحتوي على تركيزات مختلفة من البكتيريا والجراثيم والفيروسات والبروتينات. هذه العملية مؤتمتة بالكامل، متتابعة، قابلة للتطوير، ومتعددة الاستخدامات. يمكن تعديل تسلسل وحدة تخزين القطرات لتتناسب مع متطلبات بروتوكول معين.

تجنب الاستشعار القائم على الأجسام المضادة تماما، منصة microfluidics الرقمية يمكن أن بناء إلى تطبيق محتمل على أساس biossing aptamer حيث الخرز المغناطيسي تحمل aptamers محددة لالتقاط والكشف عن تسلسل النيوكليوتيدات. عند محاولة هذه التقنية للمرة الأولى، من المهم أن تنظر في نوع من السطحي وكيف يتفاعل مع اختيارك للكيمياء الحيوية وطلاء البوليمر الماعور. تبدأ عن طريق إزالة المغناطيس من microfluidics الرقمية أو منصة DMF ووضعه على مقاعد البدلاء.

ضع لوحة تنظيف على المسرح الدوار مع الكروم الذي يواجه إلى الأعلى، ومحاذاة اللوحة مع الزاوية اليسرى العليا من المرحلة المُجَفَلَة. المشبك لوحة التشغيل من أعلى باستخدام لوحة مع دبابيس الاتصال 47، والتي سوف تأمين لوحة في مكان وتسهيل المحاذاة مع دبابيس الاتصال. ثم لوحة 0.5 ملليمتر شيم وفاصل PMMA ملليمترين على مرحلة الدورية لتوفير فجوة تسيطر عليها بين التشغيل ولوحات الغطاء.

لتحميل القطرات على منصات التحميل المقترحة، aliquot أربع قطرات ميكرولتر 2.5 من المخزن المؤقت على منصات B و A و R و E باستخدام قطرة واحدة لكل وسادة. ثم aliquot 2.5 ميكرولترات من محلول بيروكسيد الهيدروجين المضيء على لوحة E المشار إليها. بعد ذلك ، aliquot 2.5 microliters من نيوترافيدين مترافقة إلى هروب هروبوية الأجسام المضادة الثانوية والميكروبات على F ، G ، وأنا تدل على منصات على التوالي.

وأخيرا ، aliquot 2.5 ميكرولترات من العينة غير معروف على لوحة تدل على جيم. ضع لوحة الغلاف على سطح المنصة بجانب منطقة الاستراحة المستديرة وانزلقها بشكلٍ كبير في الاستراحة وعلى قمة لوحة التشغيل. وضع المغناطيس الدائم على رأس لوحة الغطاء وتأمينه عن طريق انزلاق المزالج اثنين، ثم تدوير المرحلة بنسبة 180 درجة وفحصها بصريا للتأكد من أن قطرات محملة لا تزال في مكانها.

تأكد من أن موضع التحميل لكل قطرة يطابق تسلسل التشغيل المبرمج في البرنامج. ضع جهاز photodetector الذي تم فحصه في فتحة المرحلة الدوارة وتوصيل الكابل. ضع الغطاء فوق النظام الأساسي DMF وابدأ تسلسل البرنامج باستخدام واجهة البرنامج.

يتم تسجيل موقع القطيفة عن طريق الاستشعار بالسعة ويمكن بعد ذلك أن يلاحظ على واجهة المستخدم. سيقوم تسلسل البرنامج بمطالبة الرسائل التي تظهر على الواجهة لإبلاغ المشغل بأن قطرات لومينول جاهزة لجمع الخرز المغناطيسي المستخرج أو أن قطرات الكشف جاهزة لنقلها إلى موقع الكشف. وفي كلتا الحالتين، يلزم أن يتم التأكيد من المشغل.

يتم قراءة كثافة الضوء الناتجة عن التفاعل chemiluminescent بواسطة photodetector وتسجيلها في الوقت الحقيقي. للعمل في الوضع المرئي لتحسين البروتوكولات، ابدأ تسلسل البرنامج باستخدام واجهة البرنامج. يمكن تصور التشغيل التلقائي للقطر على الشريحة لكل خطوة من خطوات الفحص الحرجة ، مثل الاستخراج المغناطيسي للخرزات ، وإعادة دمج الخرز والاختلاط.

عندما يطلب منه، جبل يمكن فحص ضوئي في شق من المرحلة الدورية. يمكن توصيل كابل ضوئي ضوئي فحصها عن طريق إدراج دبابيس في المقبس. ضع الغطاء على منصة DMF واستأنف الفحص.

يتم رصد القطرات عن طريق الاستشعار بالسعة ويمكن ملاحظتها على واجهة المستخدم. لتنظيف المعدات، افتح غطاء منصة DMF وتناوب على المرحلة 180 درجة. Unhinge غلاف المغناطيس وإزالة المغناطيس من مرحلة الدورية.

إزالة رقاقة السيليكون من زلة مع زوج من الملاقط وشطفه بالماء المقطر. ثم جففه بالهواء المضغوط وضعه في طبق بيتري حيث يمكن تخزين الرقاقة وإعادة استخدامها. استخدام ميكروريبيت لإزالة النفايات السائلة من لوحة دون لمس السطح وتنظيف السطح عن طريق فتل السائل من لوحة التشغيل باستخدام ورقة ماصة.

للتحقيق في تأثير الجهد الكهربائي، تم دفع قطرة من المخزن المؤقت في مختلف الفولتيات وجرى تسجيل حركتها. وقد ثبت وجود ارتباط بين Vrms ومتوسط السرعة ولوحظ وجود هضبة للسرعة بعد قيمة معينة من Vrms. تم تقليل طول عمر لوحة التشغيل عندما تم استخدام قيم عالية لـ Vrms.

وبالنسبة لعملية وحدة معمل الاستخراج، تم نقل القطرات التي تحتوي على الخرز المعلق إلى موقع الفصل في وسط منطقة الخلط. ثم تم تنشيط المغناطيس تلقائيا للاقتراب من رقاقة والتركيز على الخرز. بعد ذلك ، تم نقل القطرة نحو وسادة النفايات ، تاركة الخرز.

وقد سهلت عمليات الاستخراج والخلط في وحدة المختبر على شريحة EWOD معالجة عينات مصغرة وسريعة وقابلة للتكرار مع الكشف المتتالي لمسببات الأمراض في 6 إلى 10 دقائق. وتباينت أوقات الحضانة وتركيزات الإجنوب للعثور على الظروف المثلى للتشقيم. ووجد أن وقت الحضانة من 160 ثانية وتركيز متقارن من اثنين ميكروغرام لكل ملليلتر حققت أفضل نسبة إشارة إلى الضوضاء.

يمكن إدخال الاختلافات في البروتوكول لتحقيق المستويات المطلوبة من التشغيل الآلي. تم استخدام ELISA ذات الخطوات الثماني للكشف عن المستضدات المختلفة مثل جراثيم Bacillus atrophaeus وbacteriophage MS2. وفي الوقت نفسه، تم استخدام البروتوكول من 10 خطوات لتحديد الإشريكية القولونية.

من المهم التأكد من أن الفولتية المطبقة ، وتركيزات التحليلات والكواشف هي الأمثل لتفعيل القطرات والفصل المغناطيسي الناجح على الشريحة. ولتحقيق قياس دقيق، ينبغي النظر في قدرة ربط الخرز وقد تكون هناك حاجة إلى عمليات تخفيف متسلسلة من التحليلات. من خلال تبادل نوع من الأجسام المضادة، يمكن للمرء أن الكشف عن مسببات الأمراض المختلفة من واحد ذكرت في قسم النتائج.

ويمكن أيضاً تطبيق هذه الطريقة على سبيل المثال بالنسبة لاكتشاف العلامات البيولوجية أو تشخيص نقاط الرعاية. وبالإضافة إلى التطبيقات التي سبق عرضها، تم تطوير النظام مع وضع الكشف في الميدان عن مسببات الأمراض المحمولة جوا في الاعتبار. DMF هو منصة مثالية لهذا التطبيق لأن حجم قطرة يطابق إخراج العينات الأخرى التي قمنا بتطويرها مؤخرا.